LNG基础知识讲解Word格式.docx
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（二）天然气的储运（天然气应用分类）
天然气是以气态燃用，但储运方式有管输天然气、压缩天然气、液化天然气等多种形式。
另外，目前还在发展天然气水合物。
1.压缩天然气（CNG）
压缩天然气（CNG）是通过压缩机加压的方式，将天然气压缩至容器，增加容器存储体积的天然气运输方式。
一般情况下，天然气经过几级压缩，达到20MPa的高压，在用气时在经减压阀降压使用。
在20MPa高压下，天然气的压缩比可以达到276。
CNG在生产和利用过程中成本相对较低，能耗低。
但是由于采用笨重的高压气瓶，导致CNG单车运输量比较小，运输成本高。
因此，一般认为该种方式只适合为距离气源地近、用气量小的城市供应燃气。
CNG项目的特点：
与LNG相比，设备相对简单、投资少；
与管道天然气相比要灵活，因为管道一旦建设好以后，无法根据市场的需要发生转移。
2.液化天然气（LNG）
当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。
LNG体积约为同量气态天然气体积的1/625，密度在450kg/m3左右。
可见液化天然气具有较大的气液比，便于运输。
另外，由于LNG的燃点及爆炸极限高于汽油，所以不易发生爆炸，安全性能好。
LNG项目包括液化工厂、低温储槽加气站和再气化工厂（气化站）的建设。
液化和再气化工厂的经济可行性由年产量和最高供气量决定。
由于LNG所以低温液体，其生产、储运及利用过程中都需要相应的液化、保温和气化设备，投资额高。
这种运输形式只有在规模发展较大时才具有合理的经济性能。
3.管输天然气（PNG） pipingnaturalgas
管输天然气是通过管道直接将天然气输运到用户点的一种运输方式，主要针对气源地用户或与气源地通过陆地相连的国家之间天然气管道运送。
管道长度对于PNG方式有一定要求。
对于距离气源地较远的地区，只有当用气量较大时才会具有较好经济性。
由于海底管道的建造和维护费用高，当天然气的海上运输距离较长时，将会倾向于采用LNG船运输。
与LNG项目不同，PNG项目既不需要液化工厂也不需要再气化工厂。
管道基本建设投资是影响项目经济可行性的主要决定因素。
基本建设投资额随着管线距离、管线走向、地理环境和负荷系数的变化而变化。
天然气井口价格也对PNG项目的经济可行性有较大影响。
当天然气的进口价格一定时，运输距离是决定其贸易方式的主要因素。
如果输送距离高于临界点，LNG项目将更加可行。
据英国BP公司提供数据，管道天然气和液化天然气运输成本运输距离的临界值大致在4000～5000公里间。
4.其他技术
除了上述三种已经成熟的天然气存储技术，各国还在积极探寻其他更经济有效方式。
其中包括天然气水合物（NGH，NaturalGasHydrate，简称GasHydrate）和吸附天然气（ANG，AdsorptionNaturalGas）等。
（三）、LNG
LNG是液化天然气（LiquefiedNaturalGas）的简称。
天然气原料经过脱水、脱硫、去除杂质及重烃类等净化处理，在常压（大气压）下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成低温液体混合物，称为液化天然气。
LNG是一种清洁、高效的能源。
由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。
1、LNG物理性质：
1）LNG的主要成份为甲烷，化学分子式为CH4，分子量为16，
还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。
2）LNG气液之间的临界温度是-82.5℃，液固之间的临界温度是-186℃
3）沸点取决于其组分，在0.1MPa下，通常为-166～-157℃。
还是蒸气压力函数，变化梯度为1.25×
10-4℃／Pa。
一般商业LNG甲烷体积含量高达92％～98%，所以LNG沸点主要取决于甲烷，纯甲烷的沸点-162.15℃。
临界温度为-83℃，必须采用低温手段才能实现液化。
4）着火点即燃点，取决于组分，随重烃含量的增加而降低。
纯甲烷着火点为650℃。
5）密度主要取决于LNG的组分，通常为430～470kg／m3。
甲烷含量越高，密度越小；
还是温度的函数，变化梯度为1.35kg／（m3·
℃）。
密度可直接测量，一般通过气体色谱仪分析的组分计算。
气化后0℃密度约为：
0.715kg/m3,20℃密度约为：
0.6642kg/m3。
相对密度为0.47-0.55，只有空气的一半左右。
6）热值取决于组分，气态热值为9100Kcal/m3，液态热值为12000-15400Kcal/kg。
1卡≈4.19焦耳；
商业LNG热值为37.62MJ/m3
7）爆炸范围：
上限为15%，下限为5%。
8）辛烷值ASTM：
130（研究法）。
9）无色、无味、无毒且无腐蚀性。
10）体积约为同量气态天然气体积的1/625。
11）气态与空气的相对密度为0.55,液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右
12）燃烧温度：
燃烧范围为6%-13%（体积百分比）一般为1850-2540℃，作为工业焊割气，加增效剂后火焰温度可达3120-3315℃，与乙炔相当。
13）燃烧速度：
天然气最高燃烧速度只有0.3m/s。
火焰在可燃气体混合物中的传递速度，也称为点燃速度或火焰传播速度。
14）压缩系数：
一般0.740～0.820。
2、LNG主要优点：
与其他燃料相比，天然气具有能在空气中迅速扩散（在常温常压下密度仅为空气的55%）、可燃范围窄（在空气中的浓度低于5%时，由于浓度不足而不能燃烧；
大于15%时，由于氧气量不足而不能燃烧）、热值高（是人工管道煤气的2.5倍）、燃烧过程中产生有害物质（主要是氮化物、一氧化碳、可吸入悬浮微粒等）少、温室效应低（如果将天然气的温室效应系数假定为1，则石油为1.85，煤为2.08）等特点，因此，LNG是公认的绿色能源和石化原料，具有安全、环保、经济、高效等特点，分别介绍如下：
1、安全：
LNG属于低温常压储存，气瓶内部压力非常低，气态饱和后气压为0.5-1MPa,而LPG为0.8-1.8MPa，CNG为20MPa高压存储；
LNG的燃点比较高，LNG燃点高于650℃，而LPG为466℃，汽油为427℃，柴油为260℃；
LNG的爆炸极限为5～15%，且气化后密度很低，只有空气的55%左右，泄漏后挥发较快，不容易积聚。
而LPG的爆炸极限为2.4～9.5%，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发；
汽油爆炸极限为1.0～7.6%，柴油爆炸极限为0.5～4.1%。
由此可见，LNG汽车比LPG、CNG、汽油、柴油汽车更安全可靠。
2、环保：
组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境。
LNG由于脱除了硫和水分，其组成比CNG更纯净，燃烧后生成二氧化碳和水，燃烧完全，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。
与燃油车相比，LNG汽车的有害排放降低约85%左右，被称为真正的环保汽车。
3、经济：
投资少，经济性强.LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，天然气抗爆性能好，辛烷值高达130，可增大发动机的压缩比，充分发挥其热值，增加动力性。
而且LNG成分稳定，燃气装置容易调试，发动机性能稳定。
LNG不含有硫化物、水分等腐蚀性物质，发动机和装置的寿命较长。
燃料费用低。
目前，LNG重卡比柴油重卡可节约燃料费25%，LNG公交车比柴油客车节约燃料费35%。
且LNG价格相对稳定，LNG汽车维修费比汽柴油机汽车维修费用少，故障率低。
成品油价格随国际油价的不断上涨将会不断攀升，更加凸显了使用LNG的经济性。
4、高效：
液化天然气占用空间远小于天然气。
在不适合发展地下储存设施的地理条件下，液化天然气为高需求的天然气储存提供了机会。
625立方米的天然气能够转换成一立方米的液化天然气。
利用特殊设计的储罐能够实现液化天然气的长途运输，储存、运输方便，可以实现天然气进口，利于我国天然气供应的扩大化和多样化。
LNG储存效率高，占地少。
投资省，10立方米的LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。
LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。
LNG汽车续驶里程长，同样容积的LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气瓶的2.5倍。
目前国外大型LNG货车一次加气可连续行驶1000～1300km，非常适合长途运输的需要。
国内410升钢瓶加气一次在市区可连续行驶约400km，在高速公路加气一次可连续行驶约700Km以上。
由于是液态，LNG便于经济可靠地远距离运输，建设LNG汽车加气站不受天然气管网的制约。
在陆上，通常用20～50m3（相当于12000～30000Nm3天然气）的汽车槽车象运输汽油，柴油那样将LNG远送到LNG汽车加气站，也可根据需要用火车槽车。
在海上，通常用大至12～13万m3的LNG轮船，进行长途运输。
3、LNG主要用途：
（1）作代用汽车燃料使用。
采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善。
据资料报道：
与压缩天然气（CNG）比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。
可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。
2）LNG用作清洁燃料还可以汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。
3）LNG冷量回收利用，作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。
4）作为工业气体燃料，用于玻壳厂，工艺玻璃厂等。
5）解决边远地区的能源供应和能源回收问题
6）天然气管网调峰和事故调峰
7）生产LNG副产品
4、LNG的生产、运输、储存
LNG的生产工艺一般分以下三种：
一是阶式混和制冷工艺，二是混和阶式制冷工艺，三是压缩、膨胀制冷工艺。
LNG工厂主要设备有压缩机、膨胀机、换热器、分离器、低温储罐、低温泵、低温槽车等。
LNG的运输方式主要有轮船、火车。
汽车槽车等方式。
在500～800公里经济运输半径范围内，采用汽车槽车运输LNG是比较理想的方式。
槽车罐体采用双壁真空粉未绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。
国内低温液体槽车的制造技术比较成熟，槽车使用安全。
LNG产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉未绝热，LNG的日蒸发率可控制在0.46%之内，储存周期为4天。
LNG的储存
①储罐容积的确定
储罐的总容积通常按3～7d高峰月平均日用气量来确定，还应考虑长期供气气源厂的数量、检修时间、运输周期及用户用气波动等因素，工业用气量要根据用气设备性质及生产的具体要求确定。
若只有一个气源厂，则储罐的总容积应考虑在气源厂检修期间能保证正常供气。
②LNG的储存方式
储罐是LNG气化站的主要设备，直接影响气化站的正常生产，也占有较大的造价比例。
按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属预应力混凝土储罐。
对于LNG储罐，现有真空粉末绝热型储罐、正压堆积绝热型储罐和高真空层绝热型储罐，中、小型气化站一般选用真空粉末绝热型低温储罐。
储罐分内、外两层，夹层填充珠光砂并抽真空，减小外界热量传入，保证罐内LNG日气化率低于0.3%。
液化天然气（LNG）是世界上公认的清洁能源之一，主要成份是甲烷，组分中可能含少量的乙烷、丙烷、氮等，能充分燃烧，对大气基本上没有污染。
在一个标准大气压下，具有极低的沸点，约为-162℃，有很大的气液体积比600:
1，无色、无味、无毒的物理性质。
密度要看其组分，通常密度范围在0.43kg/L～0.46kg/L之间。
LNG具有体积小，便于运输，易于气化等特点。
我国的LNG起步晚，能源主要以煤炭为主，天然气利用率较小，远低于世界平均水平。
LNG作为一个新的能源发展方向，前景广阔，会快速的发展起来。
5、LNG安全性分析：
危险辨识—介质不安全状态
1、低温深冷性
a、材料脆性破坏：
低温条件可使所接触的一般材料变脆、易碎；
使一般管材、焊缝、管件受损产生泄漏；
使一般设备、管道产生脆性断裂或者冷收缩，并引起其他危害。
特别是对LNG储罐，LNG泄漏可能会引起外罐脆裂或变形，导致真空失效，绝热破坏。
耐低温需求：
LNG相关设备及管材有耐低温需求。
b、对人的影响：
体温过低——10℃以下的低温可导致体温过低的伤害。
脆弱组织伤害——暴露时间很短，会伤害一些（如眼睛）。
低温灼伤——LNG直接接触皮肤可造成类似烫伤的起疱灼伤,泄露气体也能导致低温灼伤。
皮肤撕裂性伤害——直接接触LNG的裸露金属件，将会粘住皮肉，拉开时会撕裂皮肤。
冷蒸气云造成冷麻醉——LNG及其蒸发气的微量泄露可形成冷蒸气云，对人员造成冷麻醉伤害。
短时间可引起呼吸不适。
较长时间处于极冷环境中，吸入低温的LNG蒸汽，会对呼吸道及其肺部形成损伤。
同时，冷蒸气云与空气中的水分形成云雾，可使作业区可视性变差。
冻伤——严重或长时间暴露于寒冷蒸气（气体）中能引起冻伤、全身冻伤（冻僵），体温降至26℃以下时，可至死亡。
局部疼痛常常给出冻伤的警示，但有时会感觉不到疼痛。
2、蒸发性
LNG作为一种低温液体，储存状态下LNG往往处于气液相平衡状态，任何热量渗漏到罐中，都会导致一定量的LNG汽化为气体，这种气体被称为蒸发气。
这种在储存过程中，各组分发生不同程度的蒸发，结果使LNG的组成和密度发生变化的过程称为老化（Weathering）。
LNG气化率：
与储罐温度和压力有关，降低储存温度与增加储存压力都可以降低LNG气化率。
当压力在100～200kPa时，压力每下降1kPa，1m3的LNG产生大约0.4kg气体。
隔热保冷储存：
LNG系统的隔热保冷材料应满足导热系数小、密度低、抗冻性强的特点。
一般而言，其隔热保冷效果应满足LNG日气化率小于0.2%的要求。
3、分层
LNG是多组分的混合物，液体密度的差异可使储罐内的LNG发生分层。
分层的原因往往包括以下几种：
①充装的LNG因产地不同、组分不同而密度不同；
②原有LNG与新充入LNG的温度不同而密度不同；
③原有LNG由于老化使其组分发生变化。
4、翻滚
①LNG分层后，当上下两层液体的密度接近相等时，就会突然迅速混合，下层被抑制蒸发的液体将在短时间内大量蒸发汽化，导致翻滚现象；
②底部液体由于漏热而形成过热，在一定条件下迅速到达表面并产生大量蒸气，导致翻滚现象；
5、超压爆炸
①热蒸发及蒸发引起的液体受热膨胀（热膨胀）导致系统超压；
②翻滚现象导致储罐超压。
在安全泄压装置故障或泄放能力不足时，储罐或管道会发生超压事故。
6、蒸气爆炸
即沸腾液体膨胀蒸气爆炸。
它是指密闭体系中的过热液体在体系发生突然泄压时迅速汽化，使容器内压力骤升而引起爆炸。
7、溢出、泄漏与扩散
①LNG具有较强的挥发性，当LNG倾倒在地面上时，起初LNG会猛烈的沸腾蒸发，蒸发气体的温度接近LNG温度，其密度大于空气密度。
②随着蒸发气不断从周围吸热升温，蒸发速率将迅速衰减至一个固定的值（该值取决与地面的热性质和周围空气供热状况）。
③蒸发气密度将逐步变小，并沿地面形成一个层流。
④温度高于-107℃时，气化后的天然气密度开始低于空气，从环境中吸收热量逐渐上升和扩散，同时将周围的环境空气冷却至露点以下，形成一个可见的云团。
这可作为蒸发气移动方向的指南，也可作为蒸发气-空气混合物可燃性的指示。
8、冷爆炸
在LNG泄漏遇到水的情况下，例如集液池中的雨水，水与LNG之间的热传递速率非常高，LNG将剧烈地沸腾并伴随很大的响声，进而喷出水雾，导致LNG蒸气爆炸，即所谓的冷爆炸。
LNG使水立即蒸发，类似于水落在烧红的钢板上所发生的现象。
因此，应定期排放集液池中的雨水。
9、燃烧爆炸
LNG具有天然气的易燃易爆特性，在0.1MPa与-162℃的低温条件下，其燃烧范围为6％～13％（体积百分比），爆炸极限为5%～15％（体积百分比）。
爆炸下限为4.6%，爆炸上限为14.57%。
LNG发生火灾时推荐使用干粉灭火器。
10、窒息
一般，空气中含氧气量是21％，当氧气含量低于18％时，会引起人的窒息。
天然气是一种窒息剂。
当空气中的甲烷浓度达到10%时，就会使人感到氧气不足；
达到25-30%时，可使人产生头痛、头晕、注意力不集中、呼吸和心跳加速、精细动作障碍等症状；
达到30%以上时可使人因缺氧而导致昏迷或窒息。
因此，吸入LNG蒸发气后应马上远离LNG蒸发气区，症状会很快消失。
11、触电
站区内，因工作需要而使用一些电器，如果这些设备保护接地不好或者失效，可能导致设备带电，不但会引发燃烧和爆炸，也会引起操作人员的接触触电。
LNG加气站工艺流程设计
LNG加气站的工艺流程分为：
卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程。
1）卸车流程：
由LNG低温泵将LNG槽车内LNC卸至LNG储罐。
2）加气流程：
储罐内LNG由LNG低温泵抽出，通过加气机向汽车加气。
3）调压流程：
卸车完毕后，用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG气化调压后进入储罐，当储罐压力达到设定压力时停止气化。
4）卸压流程：
当储罐压力上升至一定值时，需手动排空储罐内天然气气体，使其压力下降到稳定值。
卸车流程
卸车模式用来实现从LNG运输槽车将LNG卸车到LNG储槽，操作程序如下:
LNG槽车司机将槽车停到卸车平台，顶好三角木，并将槽车的接地线与加气站的连接在一起。
槽车液相、气相和增压液相接口分别和加气站卸车台相对应的液相、气相和增压液相接口用波纹软管相连接。
首先，吹扫软管。
打开槽车气相排放阀，气体平衡后关闭，打开三跟波纹软管相对应的手动放空阀排近其内气体后再关闭，重复3次。
待机模式下打开阀V09/27，槽车和储槽压力平衡后关闭V09/27，打开V03/23/26，进行卸车模式卸车（也可先对槽车进行增压，之后再用泵卸车）。
2）加气流程
加气模式是LNG加气站的正常工作模式。
售气机的控制系统位于售气机上。
加液软管设计有拉断保护，当软管被加液车辆拉力售气机时，拉断保护启作用，关闭加液阀。
在控制面板上点击“加气模式”按钮进入加气监控画面。
加液车辆到加气岛后，确保停好，顶好三角木，把车用瓶的接地与加气站的接地相连。
打开阀门V05/06进行设备预冷，预冷结束后对车载瓶加气口进行吹扫后连接好加气枪并按开始按钮（若车载气瓶压力过高，先用回气枪回气使其瓶内压力下降至0.7-0.8左右）。
LNG通过阀V05、GV01进入LNG泵，LNG泵启动后，输送LNG经流量计、GV05、V45进入LNG加气枪，从而实现LNG售气机的售气，加气结束后再对车载瓶加气口进行吹扫，取走接地线、三角木后请驾驶员确认加气量并签字结束加气流程，此段时间大约需要4分钟。
当连续加液时，以后车辆若连续加气，预冷操作可以免做。
3）调压流程
调压模式用来提高LNG储罐内的LNG饱和压力和温度。
点击“调压模式”按钮进入调压监控画面。
选中“允许调压”系统开始调压。
LNG由LNG储罐底部阀门V05通过气动阀门GV04进入增压汽化器，加压后通过阀V09返回到LNG储罐。
这样循环从环境中吸取热量，直至LNG液体达到设定值。
注意:
当LNG液体的要求达到设定值，系统会自动停止运转。
调压结束后，系统自动切换到停机待用状态。
4）卸压流程
当储罐压力过高达到1.1Mpa时，需手动打开储罐手动排空阀将储罐内天然气排出以降低储罐压力，当压力下降到1.0Mpa时停止排空。
LNG加气站设备简介
1）LNG储罐
本系统使用的是卧式低温储罐，LNG储罐是作为一种低温绝热压力容器，设计有双层（真空）结构。
内胆用来储存低温液态的LNG，在其外壁缠有多层绝热材料，具有超强的隔热性能，同时夹套（两层容器之间的空间）被抽成高真空，共同形成良好的绝热系统。
外壳和支撑系统的设计能够承受运输车辆在行驶时所产生的相关外力。
2）气化器
分为两个部分：
增压部分和加热部分。
本系统已经将两部分集成为一个整体，安装于储罐下方。
增压部分用来提高储罐和卸液槽车的压力的。
加热部分用来提高安全阀排放或手动排放出的低温气体或液体的温度，经过管道阻火器后放散在大气中，避免低温的气体或液体对人员或设备造成伤害。
3）加气机
加气机控制系统主要任务是完成对车载气瓶的加气，在加气过程中完成对管路、流量计中的残存气体的排空和预冷控制；
发出对低温泵的启停、调压的控制的命令信号；
完成对加气量的准确计量、显示、结算；
完成对各种运行参数的采集、显示、控制，同时具有对加气量、计量方式等的设定及与站控系统的通讯等功能。
4）低温泵LNG低温潜液泵是液体关键设备，既要求能够耐低温（-162℃），又要求设备的可靠性高。
为了保证设备的使用寿命和生产安全，一般均使用国外进口的低温潜液泵。
5）安全
此部分涉及必要的低温设备防护。
LNG瓶操作过程中潜在危害主要来自其物理性质：
第一，LNG在环境大气压下具有极低的温度：
-162℃；
第二，具有很大的气液体积比，如果减压措施不当，将导致压力迅速升高。
LNG的气液体积比大致为：
625：
1；
第三，天然气是窒息性气体；
第四，天然气是易燃性气体。
安全防护必备常识
在有LNG的现场内工作时，需具有如下安全常识：
¨
使LNG设备远离火焰或电火花；
在LNG设备维修、充装、存储的地区不允许烟火进入；
在有LNG的地区工作时需戴护目镜、脸罩、绝热手套；
在拆卸储罐根部阀门等零件维修时需给LNG储罐排空、卸压、置换；
所有进入生产现场人员均应穿能防火和防静电的工作服及工作鞋；
操作人员应培训上岗；
安全阀的
升级会员 